Žmogaus kvėpavimasBe maisto, žmogaus organizmui nuolat reikalingas deguonis. Kvėpavi¬mas — gyvybiškai būtinas nuolatinės dujų apykaitos tarp organizmo ir jo aplinkos procesas. Kvėpuodamas žmogus iš aplinkos oro ima deguonį, o išskiria anglies dioksidą.( 1 pav.)Daugeliui organizmo medžiagų kitimo reakcijų būtinas deguonis. Bėjo negali vykti medžiagų apykaita, jis reikalingas gyvybei palaikyti. Vykstant medžiagų apykaitai, ląstelėse ir audiniuose susidaro CO2, kuris iš organiz¬mo turi būti pašalintas. Susikaupęs didesnis jo kiekis organizme yra pavo¬jingas. Kraujas iš audinių CO2 nuneša į kvėpavimo organus, ir jis iškvepia¬mas, [kvėpto į plaučius oro deguonis patenka į kraują, kuris jį nuneša audinių ląstelėms. Bet kurio organo audinių ląstelei reikia energijos. Jos šaltinis organizme — tai nuolat vykstantis organinių junginių skaidymasis ir oksidavimasis. Kadangi šiuose procesuose dalyvauja deguonis, ląstelės turi nuolat jo gauti.Žmogaus ir gyvūnų organizme nėra deguonies atsargų, todėl jo nuolat reikia gauti iš aplinkos. Be maisto žmogus gali išgyventi daugiau kaip mėnesį, be vandens — iki 9—10 dienų, o negaunant deguonies, negrįž¬tami procesai organizme prasideda jau po 5—7 minučių.
1 pav.
Kvėpavimo takai ir balso aparatas. Kad tarp organizmo ir aplinkos nuolat vyktų dujų apykaita, reikalinga kvėpavimo organų sistema. Ją sudaro no¬sies ertmė, nosiaryklė, gerklos, gerklė, bronchai ir plaučiai. Kvėpavimo organai dalijami į kvėpavimo takus, pro kuriuos įkvepiamas ir iškvepiamas oras, plaučius, kuriuose vyksta dujų apykaita tarp oro bei kraujo, ir krūtinplėvę, kuri hermetiškai gaubia plau¬čius. Kvėpavimo takai prasideda nosies ertme, kurią kaulinė kremzlinė pertvara dalija į de¬šiniąją ir kairiąją pusę. Kiekvienoje iš jų yra vingiuo¬tos landos, padidinančios vidinį nosies ertmės pavir¬šių.( 2 pav.). Nosies ertmę ir kitų kvėpavimo takų gleivinę dengia virpamasis epitelis.
Gleivinėje gausu liaukų, kurios išskiria šiek tiek gleivių. Jos ne tik sulaiko mikroorganizmus, bet ir neutralizuoja juos. Gleives kartu su prilipusiomis prie jų dulkėmis virpamieji plaukeliai nuolat paša¬lina į išorę (tada čiaudime, kosime) arba nukreipia į ryklę. Tada gleivės nuryjamos su seilėmis. Eida¬mas pro nosies ertmę, oras sušyla ir sudrėksta. Iš nosies ertmės jis patenka į nosiaryklę, paskui į burninę ryklės dalį, tada — į gerklas.( 3 pav.)Gerklos iš visų kvėpavimo takų yra sudėtingiau¬sios sandaros. Tai ne tik kvėpavimo organas, bet ir balso aparatas. Gerklos panašios į piltuvėlį, kurio sienelės sudarytos iš kelių kremzlių. Šios viena su kita sujungtos raumenimis ir raiščiais. Pro gerklas eina tik oras. Į jas negali patekti maistas, nes ryjant įėjimą į gerklas uždaro antgerklis, ir maistas pakliūva tik į stemplę. Valgant nereikėtų kalbėti, nes antgerklis nevisiškai uždaro įėjimą į gerklas, ir ryjamas maistas gali pakliūti į kvėpavi¬mo takus — žmogus užspringsta. Kosulys (staigus ir smarkus oro iškvėpimas pro burną) padeda paša¬linti svetimkūnius iš apatinių kvėpavimo takų.Skersai gerklų susiformavusios dvi balso stygos, tarp kurių yra balso plyšys. (4pav.) Stygas sudaro tam tikros gerklų gleivinės klostės, kurių tempimas keičiasi susitraukiant ar atsipalaiduojant prie jų prisitvirtinusiems raumenims. Keičian¬tis balso stygų įtempimui, praplatėja arba susiaurėja ir balso plyšys. Kai žmogus tyli, balso stygos būna nutolusios viena nuo kitos ir balso plyšys būna panašus į lygiašoni trikampi.(5 a) Kalbant jos šiek tiek susiglaudžia( 5 b ). Iškvepiamas oras spaudžia klostes, ir jos pradeda virpėti. Taip susidaro garsas. Kuo dažniau virpa balso stygos, tuo aukštesnis būna balsas. Moterų balso stygos trumpesnės ne¬gu vyrų, todėl ir virpėjimo dažnis būna didesnis, o balsas aukštesnis. Žmogui, kitaip negu gyvūnams, būdinga artiku¬liuota kalba. Mūsų kalbos garsai susiję ne tik su balso stygų virpėjimu, bet ir su liežuvio, dantų, lūpų, abiejų žandikaulių padėtimi kalbant. Tik dėl jų mes galime tarti artikuliuotus garsus. Balso stygas reikia saugoti. Rėkiant, per daug garsiai kalbant balso stygos pertempiamos arba net sužalojamos. Dėl to balsas gali užkimti, tapti duslus ir net visiškai dingti. Balso stygas taip pat veikia rūkymas ir alkoholis, dažni kvė¬pavimo takų uždegimai.Iš gerklų įkvepiamas oras patenka j gerklę (trachėją) ( žr. 3 pav.), kuri panaši į vamzdelį. Priekinę jos sienelę sudaro kremzliniai pusžiedžiai, vienas su kitu sujungti raiš¬čiais ir raumenimis. Užpakalinė minkšta gerklės sienelė pri¬gludusi prie stemplės ir netrukdo praeiti maistui.( 6 pav.) Gerkle šakojasi Į 2 pagrindinius bronchus, kurių sienelėse irgi yra krernzlmiai žiedai, neleidžiantys susiaurėti jų spindžiui. Šie įeina į dešinįjį ir kairįjį plautį.Visą kvėpavimo organų sistemą skirstome l kvėpavimo takus, plaučius ir krūtinplėvę, esančius krūtinės ertmėje. Kvėpavimo takams priklauso nosies ertmė, nosiaryklė, gerklos, gerklė, bronchai. Šiais organais įkvepiamas ir iškvepiamas oras Gerklose išsidėstęs balso aparatas. Jį sudaro 2 gerklas dengiančios gleivinės klostės balso stygos, su balso plyšiu tarp jų. Balso aparatas dalyvauja tik formuojantis garsui, o susidarant artikuliuotos kalbos garsams, dar dalyvauja liežuvis, dantys, lūpos ir abu žandikauliai.2 pav. Vidinė nosies sandara
3 pav.Kvėpavimo organų sistema: 1 — nosiaryklė, 2 — ant¬gerklis, 3 — nosies ertmė, 4 — burnos ertmė, 5 — gerklos, 6 — gerklė, 7 — bronchas, 8 — plautis, 9 — plaučių krū-tinplėvė, 10 — pasieninė krūtinplėvė, 11 — krūtinplėvės ertmė (tarp plaučių krūtinplėvės ir pasieninės krūtinplėvės), 12 — diafragma.
4 pav. Gerklos. 1 – skydinė kremzlė 2 – balso stygos 3 – balso plyšys 4 – kremzliniai gerklės pusžiedžiai.
5 pav. Balso stygos: a – tylint, b – kalbant.
6 pav. Gerklų ir stemplės padietis ramybėja ( a )ir ryjant ( b) ( schema) : 1 – kaklo slankstelis 2 – stemplė 3 – gerklė 4 – virpamasis gleivinės epitelis 5 – kremzlinis pusziedis 6 – maisto gumulėlis.
Plaučių sandara. Kiekvienas bronchas plaučiuo¬se šakojasi į vis smulkesnius vamzdelius -bronchioles, kurios užsibaigia pilnomis oro plonasienių pūslelių — alveolių kekėmis. Alveolių sienelės sudarytos iš vieno sluoksnio epiteliniu ląstelių ir yra tankiai apraizgytos kapi¬liarų tinklu. Alveolių epitelinės ląstelės išskiria tam tikras biologiškai aktyvias medžiagas, ku¬rios plonai sutepa vidinį alveolių paviršių. Susi¬dariusi plėvelė neleidžia alveolėms supliukšti. Be to, ji naikina kartu su oru pakliuvusius mikroorga¬nizmus. Plaučių uždegimas, tuberkuliozė ir kitos infekcines ligos pažeidžia šią pievelę. Tada dalis alveolių sulimpa, pro jas nevyksta dujų apykaita. Rūkančių žmonių alveolės praranda tam¬prumą, sukietėja, todėl pasunkėja kvėpavimas ir dujų apykaita.
Plaučių alveolės yra akyta masė, kartu su bronchų šakomis sudaranti plaučius. Jie užpildo visą krūtinės ertmę, išskyrus tas vietas, kur yra širdis, kraujagyslės, stemplė, kvėpavimo takai. Kiekviename plautyje yra 300— 350 mln. alveolių. Jų bendras paviršiaus plotas siekia daugiau kaip 100 kvadratinių metrų, t. y. maždaug 50 kartų daugiau už odos paviršių. Todėl kraujas pro jų sieneles gauna daug 02 ir išskiria labai daug C02.Iš išorės kiekvieną plautį dengia lygi, blizganti jungiamojo audinio plėvė — plaučių krūtinplėvės (plaučių pleuros) lapas. Krūtinės ląstą iš vidaus dengia pasieninės krūtinplėvės (sienų pleuros) lapas. Tarp abiejų krūtinple-vės lapų yra hermetiškas tarpas, kuriame oras retesnis – – krūtinplėvės ertmė ( žr. 3 pav.). Joje yra nedaug skaidraus skysčio, dėl kurio kvėpuo¬jant sumažėja trintis j krūtinės ertmės sieneles. Kadangi krūtinplėvės ert¬mėje nėra oro, tai plaučiai atmosferos oro slėgio veikiami visuomet būna prispausti prie krūtinės ląstos sienos. Jų tūris keičiasi kintant krūtinės ert¬mės tūriui (t. y. kvėpuojant).Kvėpavimo judesiai. Plaučių alveolėse oras visą laiką keičiasi. Dėl kvėpavimo judesių oras tai patenka j plaučius, tai iš jų išeina. Ritmiškai įkvepiant ir iškvepiant plaučiai vėdinami. Žmogus kvėpuoja be paliovos visą gyvenimą — nuo gimimo iki mirties. Kvėpavimo judesius reguliuoja kvėpavimo centras, esantis pailgosiose smegenyse. Jo veiklą sąlygoja C02 kiekis kraujyje. Jei organizmo fizinis krūvis didėja, tada kraujyje didėja ir C0; kiekis. Dėl to kvėpavimo centras yra stipriai dirginamas ir giliau bei dažniau kvėpuojama. Kvėpavimo centre atsiradę impulsai nervais perduo¬dami tarpšonkauliniams raumenims ir diafragmai. Dėl to šie susitraukia. Tuo metu šonkauliai pakyla, diafragma pasidaro beveik plokščia. Krūtinės ertmės tūris padidėja, ir pasieninė krūtinplėvė išsitempia. Kadangi krūtin¬plėvės ertmėje oro slėgis mažesnis už atmosferos, tai plaučių krūtinpleve, sulipusi su pasienine krūtinplėve, irgi išsitempia. Tada plaučių tūris padidėja, išsipučia plaučių alveolės ir oras pro kvėpavimo takus veržiasi į alveoles — tai įkvėpimas. Paskui tarpšonkauliniai ir diafragmos rau¬menys atsipalaiduoja, krūtinės ertmės tūris sumažėja, plaučiai spaudžiami traukiasi ir oras iš alveolių stumiamas lauk — tai iškvėpimas. Giliai įkvepiant, be tarpšonkaulinių raumenų ir diafragmos, dar dalyvauja kai kurie krūtinės ir pečiųjuostos raumenys, pakeliantys šonkaulius aukš¬čiau, negu jie pakyla ramiai įkvepiant. Giliai iškvepiant dalyvauja ir pilvo raumenys, kurie turi įtakos diafragmai pakilti gilyn į krūtinės ertme.Žmogaus kvėpavimas kinta priklausomai nuo jo būsenos. Miegantis žmogus kvėpuoja ramiai, retai, dirbantis fizinį darbą — tankiai ir giliai, susijaudinęs — trūkčiodamas ir nelygiai. Pailgosiose smegenyse yra grupė ląstelių, kurias pažeidus nu¬trūksta kvėpavimas. Jos vadinamos kvėpavimo centru. Kvėpavimo procesus reguliuoja ir didžiųjų smegenų pusrutulių žievė, padedanti pritaikyti kvėpavimą prie organizmo poreikių, atsiradusių pakitus aplinkos sąlygoms. Dėl to žmogus gali laikinai nekvėpuoti, savo nuožiūra keisti kvėpavimo ritmą ir judesių gilumą. Pavyzdžiui, vei¬kiant smegenų pusrutulių žievei, prieš startą pakinta sportininkų kvėpavimas — jis padažnėja ir pagilėja. Kvėpavimo centro veiklai labai svarbi cheminė kraujo sudėtis (ypač dujinė). Tai buvo įrodyta tokiu bandymu. Davus narkozę dviem šunims, buvo perpjautos miego arterijos, kuriomis kraujas teka j galvą. Tos arterijos vamzdeliais sujungtos taip, kad vieno šuns galva gavo kraują iš kito šuns liemens, o antrojo šuns galva — iš pirmojo liemens ( 6 pav.}. Antrosios šunų miego arte¬rijos buvo užspaustos. Užspaudus vieno šuns ger¬klę, imdavo tankiau kvėpuoti (dusti) antrasis šuo, ir atvirkščiai. Taip atsitikdavo todėl, kad pirmojo šuns, kurio gerklė būdavo užspausta, kraujyje su¬sikaupdavo daugiau C02. Anglies dioksido pri¬sotintas kraujas patekdavo į kito šuns galvą, pa¬siekdavo kvėpavimo centrą ir suaktyvindavo jo veik¬lą. Todėl antrasis šuo ir imdavo kvėpuoti tankiau.6 pav. Bandymas, ruodantis, kad kvėpavimui turi įtakos anglies dioksido kiekis kraujyje.
Dujų apykaitaŽmogaus kvėpavimo sistemai priklauso visi dari¬niai, kuriais oras patenka į plaučius ir iš plaučių (7 pav. ir 1 lentelė). Plaučiai yra giliai krūtinės ertmėje, ten jie apsaugoti nuo išdžiūvimo. Oras, ju¬dantis pro nosį, ryklę, trachėją ir bronchus į plau¬čius, nufiltruojamas nuo įvairių dalelių, sušyla ir sudrėksta. Pasiekęs plaučius jis yra kūno tempe¬ratūros ir prisotintas vandens. Apsauginis barje¬ras nosyje yra plaukai ir blakstienėlės. Trachėjos ir bronchų blakstienėlių judesiai nukreipti aukš¬tyn, todėl gleivės, dulkės ir atsitiktinai „ne į tą ger¬kle” patekę maisto trupiniai pernešami į gerkle, kur šios sankaupos gali būti nurytos arba iškosėtos. Nosies ertmę nuo burnos skiria kietasis ir minkš¬tasis gomuriai, tačiau oro ir maisto keliai susikryžiuo¬ja ryklėje. Tai gali pasirodyti neefektyvu, be to, egzistuoja pavojus uždusti maistui atsitiktinai patekus i trachėją; tačiau toks išdėstymas turi ir privalumų -jei negalima kvėpuoti pro nosį, žmogus gali kvėpuoti pro burną. Be to, sunkiai dirbant, kai dujų apykaitos poreikis didėja, taip galima įkvėpti daugiau oro. Iš ryklės oras juda pro balso aparatą – angą, atsi¬veriančią į gerklas. Balso aparato šonuose yra balso stygos, apgaubtos gleivinės membranos. Šios lanksčios jungiamojo audinio juostos vibruoja ir skleidžia gar¬są, kai pro jas srūva iš gerklų iškvėptas oras. Orui patekti gerklos ir trachėja (lot. tra-heia